细化实验教学目标 规范实验操作指导

冯新中

(广州市番禺区石楼镇第二中学 广东 广州 511447)

何志强

(广州市番禺区教育局教研室 广东 广州 511400)

物理实验教学有利于激发学生的学习兴趣，有利于学生形成概念，总结规律，获得物理知识.同时，也有利于培养学生观察能力、思维能力和分析问题、解决问题的能力；获得实验技能，培养学生实事求是，严肃认真,一丝不苟的科学态度.学生分组实验是培养学生实验能力最直接、最重要的手段.只有学生独立使用仪器，亲自动手操作，实验能力才能得到培养和提高.初中学生，特别是刚接触物理实验的初二学生，上分组实验课时，除了满怀好奇心外，脑子基本上一片空白，多停留在“玩实验”的阶段，较难适应教学要求.经过多年实践探索，笔者总结出一套指导学生分组实验的做法，收到了较好的效果.

1 初中物理实验教学目标的分类及要求

实验教学目标对实验教学起到导向、反馈和调节作用，是判断教学是否有效的直接依据[1].当前教师容易误把教育的目的当作教学的目标，导致一堂物理实验课的任务也要写上“培养学生的科学素养”“培养学生探究科学的精神”等对得不明、错得不白的语言，或者说是正确的废话，对实际的课堂教学没有管理或评价的价值，也就没有具体的指导意义.

针对当前课堂教学目标叙写的混乱，结合初中物理实验的特点，笔者认为，首先要明确对学生实验能力的具体要求，才能搞好学生实验教学.教材的实验目的，往往是概括性、总体性的要求.因此，针对不同类型的实验，分别提出了具体的教学目标.

1.1 使用物理仪器

该类别的实验主要有“用刻度尺测量物体长度”“用温度计测量水的温度”“用天平称固体和液体的质量”“用弹簧测力计测力”“用电流表测电流”“用电压表测电压”等等.

教学目标：

(1)知道仪器的用途、主要构造及各部件的作用.

(2)会放置仪器于适当位置以便于观察和读数.

(3)会观察仪器的量程，知道每大格和每小格在不同量程中所表示的数值.

(4)会正确读出仪器的示数.

(5)能够排除仪器的简单故障，并了解产生故障的原因.

1.2 观察物理现象

该类别的实验主要有“观察水的沸腾现象”“观察凸透镜所成的像”等等.

教学目标：

(1)知道实验中要观察的对象及基本现象.

(2)会放置仪器于适当位置以便于观察.

(3)会用适当的语言描述出不同实验条件时所观察到的物理现象.

(4)能够对观察到的现象，运用所学的物理知识进行正确地判断和分析.

1.3 测量物理量

该类别的实验主要有“测平均速度”“用天平和量筒测固体和液体的密度”“测滑轮组的机械效率”“用电压表和电流表测电阻”“测定小灯泡的功率”.

教学目标：

(1)知道物理量的测量原理、方法及步骤.

(2)能正确选择测量仪器，并按照实验要求正确地调试和操作.

(3)能独立地设计实验表格，认真无误地记录实验数据.

(4)能够对测量的结果进行分析，了解影响测量结果准确性的因素.

1. 4 探索物理规律

该类别的实验主要有“探究光反射时的规律”“探究平面镜成像的特点”“探究凸透镜成像的规律”“研究液体的压强”“研究杠杆的平衡条件”“探究串、并联电路的电流规律”“研究电磁铁”等等.

教学目标：

(1)会设计实验步骤，会选择实验仪器，并会用不同的方法进行实验.

(2)会通过观察、分析、计算得出结论，并用来解释其他有关简单的问题.

(3)会对实验结果进行分析，找出在教材范围内影响测量结果准确性的因素.

(4)能根据要求，写出完整的实验报告.

每个实验的各方面作用当然不是孤立无关的，而是相互联系的.只不过某个作用方面更明显一些.从整体上说，实验应达到上述的各项目标.

案例1：“用电流表测电流”

教材实验目的只提了“练习使用电流表测电路中的电流”.

我们将目标具体为：

(1)知道电流表要放在稳固的水平桌面上，便于观察和读数；

(2)了解它的量程和使用的接线柱，每大格和每小格在各量程里所表示的电流值；

(3)在教师的指导下正确调零；

(4)会依据计算或估计选用最佳量程；

(5)会把电流表串联接在电路中，知道电流从“+”接线柱流入，从“-”接线柱流出.不能把电流表的两个接线柱直接接在电源的两极上.

(6)知道读数时，视线正对指针的刻度线读数.

2 规范实验操作指导

2.1 规范实验步骤

实验步骤是学生实验的指南，对刚接触物理实验的初中学生，必须循序渐进，步骤要一步一步落实到能操作的层面上，才能顺利完成实验，才能逐渐领会按这样的步骤操作的原因.

案例2：“探究水的沸腾”

教材步骤中除有一句“用酒精灯给水加热至沸腾.当水温接近90℃时每隔1 min记录一次温度”外，要观察的具体内容有哪些，教材中没有明确指出.我们将观察的内容具体为：

(1) 观察气泡

1)水温多高时，在烧杯里哪个部位最先有气泡生成？

2)生成的气泡在加热中体积有何变化？

3)水温大约多高时，水中才有气泡上升？

4)气泡在水中上升过程体积有何变化？

5)水剧烈沸腾时，水中气泡的数量、上升的速度和体积等，跟水在接近或开始沸腾时有何不同？

(2)观察水面

1)开始加热时，杯中水面呈什么形状？

2)水中有气泡上升时,水面形状有何变化？

3)水在剧烈沸腾时,水面形状有何特征？

(3)观察声音

1)水温大约多高时,能听到杯里发出响声？

2)水温大约多高时,听到的声音最大？

3)水在剧烈沸腾时,声音有何变化？

在“探究水的沸腾”的实验中，教师和学生往往都把关注点放在了记录和绘制“水的沸腾曲线”上，而对实验中出现的物理现象较少关注.事实上，该实验是一个培养学生观察能力和分析能力的极好素材.实验中为什么要提出“观察气泡、观察水面、观察声音”，造成气泡、水面、声音在加热过程中发生变化的原因是什么？这样，可使学生将热膨胀、热传递、汽化、液化等知识有机地运用起来，对所观察的现象进行思考、分析、归纳，达到“手、眼、脑”并用，逐步提高学生的观察能力和分析能力.

2.2 重视实验过程的设疑引导

教师要设计有效的科学探究活动，不仅帮助学生知道物理知识，更重要的是学生能够运用观察、推理、解释资料等科学探究的基本技能解决问题[2].

案例3：“探究平面镜成像的特点”

(1)教材的结构

1)提出问题——平面镜成像时，像的位置、大小跟物体的位置、大小有什么关系？

2)设计实验——在桌面上铺一张大纸，纸上竖立一块玻璃板，作为平面镜……

3)记录数据见表1.

表1 探究平面镜成像的特点实验数据记录表

4)分析论证.

(2)教学实践中发现的问题

在“探究平面镜成像的特点”的实验中，教师和学生往往都把关注点放在了记录数据和得出平面镜成像“等大、等距”的结论上.实际上，学生按教材的指引顺利完成实验，得出正确的结论并不难,难的是如何真正做好并理解这个实验.

(3)我们的实践

引导学生思考并弄明白下面两个问题：

1)本实验为什么要用玻璃板代替平面镜？这是本实验设计最精华的地方，亦是本实验最核心的问题.后面的所有操作都是建立在这个基础上的，若学生不明白这点，就算他顺利完成了此实验，也只是操作技能得到了训练，学生的实验综合能力不会有多大的提高.

2)本实验为什么要用两支相同的蜡烛，即用一支蜡烛去“承接”另一支蜡烛的像？这里又衍生出两个新问题，一是平面镜成的像是虚像，虚像能“承接”吗？二是为什么不用光屏(或白纸)去“承接”蜡烛的像？

要回答问题1)，又要学生回到“用玻璃板代替平面镜”的问题，因为玻璃板是透明的，可以看到玻璃板后的物体，可以使玻璃板后的物体与其他物体通过玻璃板成的像“重合”；而平面镜是不透明的，不可能看到镜后的物体，因而做不到物、像“重合”.

对问题2)，理论上本实验可以用白纸去“承接”蜡烛的像，它只起定位的作用.而用一支蜡烛去“承接”另一支蜡烛的像，好处是除了能定位外，还可以比较物、像的大小.如果不用比较大小，用手指代替蜡烛可能更方便.

学生只有明白了这两个问题，才真正懂得了本实验为何要这样来设计，才能把学到的物理知识转化为解决实际问题的能力.但课堂教学的现象是，不论教师还是学生往往都把获得实验结论作为最大的目标，甚至是唯一目标，而忽略了实验过程学生思维的碰撞，这样获得的结论也难以真正理解和巩固.

2010年广州市中考物理第24题，是当年得分最低的一道题.如图1(题略)，这是一道平面镜成像的实验题，或者说，就是一个放大版的“探究平面镜成像的特点”的实验装置图，只是小明代替了蜡烛.本题得分低，恰好说明大部分学生未曾弄懂上面的两个问题.即不会把玻璃屏蔽门跟平面镜联系起来，亦不会把广告牌跟光屏联系起来，亦就是不会把学到的物理知识转化为解决实际问题的能力.

图1

从教学角度来讲，教学的重要目的之一，就是使学生理解和掌握正确的结论.但是，如果不经过学生一系列的质疑、判断、比较、选择，以及相应的分析、综合、概括等认识活动；如果没有多样化的思维过程和认知方式，没有多种观点的碰撞、争论和比较，结论就难以获得，也难以真正理解和巩固.更重要的是，没有以多样性、丰富性为前提的教学过程，学生的创新精神和创新思维就不可能培养起来[3].基于此，新课标明确指出“使获得基础知识和基本技能的过程同时成为学会学习和形成正确价值观的过程”.“同时”就是强调了“结论”(知识与技能)和“过程”(过程与方法、情感态度与价值观)的辩证关系，情感、态度、价值观的形成和发展离不开基础知识和基本技能的学习过程，两者是密切联系的有机整体.

3 有关的思考

“明确目标，规范指导”，是搞好初中物理实验的两个关键之处.“先模仿，再创新”，将各个实验的目标和步骤都具体化，是希望在实际操作中，能做到面向全体学生，促进每位学生的发展，对学习能力欠缺的学生也能达到教学大纲的要求.同时，我们也注意到对所有学生统一要求，一个班的学生同一时间用同一种方法做同一个实验，有碍于优秀生个性和特长的发展.因此，在教学过程中，我们对优秀生除了上述要求外，还鼓励他们向更广、更深的学习目标进军.做法主要有两个.

3．1 知其然更要知其所以然

例如，在“观察水的沸腾现象”实验中，为什么要提出“观察气泡、观察水面、观察声音”，造成气泡、水面、声音在加热过程中发生变化的原因是什么？这样可使学生将膨胀、热传递、汽化、液化等知识有机地运用起来，对所观察的现象进行思考、分析、归纳，达到“手、眼、脑”并用，逐步提高学生的观察能力和思维分析能力.

3．2 举一反三 融会贯通

例如，在“伏安法测电阻”实验中，若只有定值电阻和电流表(或电压表)及待测电阻、导线、电源等，有没有办法测待测电阻的阻值？引导学生根据实验原理和仪器，提出实验方法、实验步骤，设计实验表格、数据处理、实验误差分析等.使学生始终能积极主动地进行实验，从而，更有效地掌握实验技能，提高实验能力.

参考文献

1 张军朋.中学物理实验教学目标的分类、测量与评价初探.课程· 教材· 教法,1996(01)

2 查有梁. 物理教学论.南宁：广西教育出版社, 1996.12

3 田世昆， 胡卫.物理思维论.南宁： 广西教育出版社,1996.12